JPH0973044A - 焦点検出手段を有した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影レンズの種類に関わらず、常に焦点検出
系で検出したピント位置がプリンター系のピント位置に
一致させることができる焦点検出手段を有した画像形成
装置を得ること。 【解決手段】 照明手段ＬＸで照明した投影画像６を投
影レンズ７によってスクリーン１１面あるいは記録媒体
１５面等の投影面上に投影する際、該投影レンズの射出
側に入射光束の少なくとも一部を反射させる光束分離手
段１６を設け、該光束分離手段の反射側に該投影レンズ
の投影面上の焦点状態を検出する為の焦点検出手段１０
１を設け、該焦点検出手段で該投影レンズの焦点状態を
検出する際、該焦点検出手段の光路中に該記録媒体の分
光感度と焦点検出用の受光素子２１ａ，２１ｂの分光感
度とを略一致させる分光感度補正手段２２を設けたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は焦点検出手段を有し
た画像形成装置に関し、特に投影レンズによりスクリー
ン面上に投影される投影像あるいは記録媒体面上に投影
される投影像の結像状態を検出し、常にピントの合った
良好なる投影像が得られる、例えばマイクロフィルムリ
ーダーやマイクロフィルムリーダープリンタ等の装置に
好適な焦点検出手段を有した画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般のマイクロフィルムリーダープリン
タ等の画像形成装置は縮小記録しているマイクロフィル
ム等の投影画像（画像情報）を投影レンズによりスクリ
ーン面上に拡大投影するリーダ部（観察系）と、該投影
画像を投影レンズにより感光体に投影記録し複写物とし
て出力するプリンタ部（記録系）とを有している。そし
て多くのマイクロフィルムリーダープリンタでは手動で
投影レンズを光軸方向に移動させてスクリーン面上又は
感光体面上にピントの合った投影像を得ている。このよ
うな動作をしている為、ピント調整が面倒であり、最近
では焦点検出手段を用いて短時間に自動的にピント合わ
せ可能なリーダープリンターが望まれている。

【０００３】一般に画像形成装置において投影レンズと
して投影倍率が４０〜５０倍と高倍率のものを使用した
場合、焦点深度は０．０２ｍｍ程度と浅くなる。この
為、鮮明な投影像をスクリーン面上もしくは感光ドラム
面上に形成する為には焦点検出手段に高い光学精度が要
求されてくる。

【０００４】焦点検出手段を用いた画像形成装置は、例
えば特開昭６３−３１６８３８号公報や特開昭６３−７
０８１３号公報や本出願人が先に提案した特開平６−５
９１８３号公報等で種々と提案されている。

【０００５】特開昭６３−３１６８３８号公報では拡大
像を投影する為のリーダ系光路と焦点検出用の受光素子
に光束を導く為の焦点検出用光路とを設け、この焦点検
出用光路に２次結像レンズを配置して投影レンズによる
投影像を縮小して受光素子に結像させている。そして受
光素子から得られる信号を利用してピント調整を行って
いる。

【０００６】特開昭６３−７０８１３号公報では投影画
像を読取る為にイメージセンサーを設け、該イメージセ
ンサーの複数の領域毎でそれぞれ投影画像に関するコン
トラスト信号を求め、これら各コントラスト信号が最大
となる投影レンズの光軸上の位置をそれぞれの領域に対
する合焦位置として求めている。そして各領域の合焦位
置のうち最も多い合焦位置を含み、かつ互いに接近した
合焦位置の集合を用いて投影レンズの合焦位置を決定す
ることによりピント調整を行っている。

【０００７】特開平６−５９１８３号公報では焦点検出
手段を構成する焦点検出用の結像レンズ（縮小レンズ）
あるいはラインセンサーを含む焦点検出部のいずれか一
方を光軸上移動させて合焦点までの投影レンズの移動量
を求めた後、該投影レンズを光軸上移動させて投影画像
のピント調整を行なっている。

【０００８】これら従来の焦点検出手段を有した画像形
成装置においては、該焦点検出手段（焦点検出系）をコ
ンパクトに構成する為、投影レンズの射出側近傍で光路
を分割し投影画像に基づく光束を縮小光学系（縮小レン
ズ）を通して焦点検出用の受光素子に導いている。即ち
投影光学系とは異なる光路で焦点検出を行なっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像形成装置に
おいて縮小光学系を用いた焦点検出系ではプリンター系
の記録媒体と異なる分光感度を有する受光素子（ライン
センサー）を用いるのが一般的である為、投影レンズ及
び縮小光学系等の色収差の影響により、焦点検出系とプ
リンター系との焦点位置がズレるという問題点があっ
た。

【００１０】又、この種の画像形成装置における投影レ
ンズは投影倍率が異なる数種類のレンズを有しており、
かつそのレンズがズームレンズである場合が多い為、そ
れぞれの投影倍率に応じてピント状態を調整しなければ
ならず、そのピント調整が複雑化してくるという問題点
もあった。

【００１１】本発明は投影レンズによりスクリーン面上
に投影される投影像あるいは記録媒体面上に投影される
投影像の結像状態を焦点検出手段（焦点検出系）で検出
する際、該焦点検出手段の光路中に記録媒体の分光感度
と焦点検出用の受光素子の分光感度とを略一致させる分
光感度補正手段を設けることにより、投影レンズの種類
に関わらず、常に焦点検出系で検出したピント位置がプ
リンター系のピント位置に一致させることができる焦点
検出手段を有した画像形成装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の焦点検出手段を
有した画像形成装置は、照明手段で照明した投影画像を
投影レンズによってスクリーン面あるいは記録媒体面等
の投影面上に投影する際、該投影レンズの射出側に入射
光束の少なくとも一部を反射させる光束分離手段を設
け、該光束分離手段の反射側に該投影レンズの投影面上
の焦点状態を検出する為の焦点検出手段を設け、該焦点
検出手段で該投影レンズの焦点状態を検出する際、該焦
点検出手段の光路中に該記録媒体の分光感度と焦点検出
用の受光素子の分光感度とを略一致させる分光感度補正
手段を設けたことを特徴としている。

【００１３】特に前記分光感度補正手段はダイクロイッ
クミラーであり、該ダイクロイックミラーで分離された
前記焦点検出手段に到達しない光束の方向に測光手段を
配置したことや、前記測光手段から得られる信号を利用
して前記照明手段の一要素を構成する光源の印加電圧を
制御手段により制御したことや、前記分光感度補正手段
は赤外カットフィルターであること等を特徴としてい
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の光学
系の要部概略図である。

【００１５】同図において１は光源手段（光源）であ
り、例えばハロゲンランプや螢光灯等より成っており、
後述するように測光手段で得られる信号（出力値）に基
づいて制御手段により、その印加電圧が制御されてい
る。２はコンデンサーレンズであり、光源手段１からの
光束を集光している。３は断熱ガラス、４はコールドミ
ラーであり、この光学部材３，４で光源手段１から放射
された光束のうち赤外光成分を除去して投影画像６面上
での温度の上昇を抑えている。５はフィールドレンズで
ある。尚、本実施形態においては符番１，２，３，４，
５の各要素で照明手段（照明系）ＬＸを構成している。

【００１６】６は透過型の投影画像（画像情報）であ
り、例えばマイクロフィルム等から成っている。７は投
影レンズであり、投影画像６をスクリーン１１面上又は
記録媒体としての感光ドラム１５面上に拡大投影してい
る。

【００１７】投影レンズ７は後述する焦点検出手段（焦
点検出系）１０１で得られる信号（出力値）に基づいて
駆動手段２９により光軸上矢印７ａの如く移動制御さ
れ、これによりスクリーン１１面上の投影像のピント調
整（フォーカシング）を行なっている。

【００１８】８はローテーションプリズムであり、投影
レンズ７の射出面側に設けており、例えばフィルム平面
内で傾いて配置されたマイクロフィルム像（投影画像）
６をスクリーン１１面上で、あるいは感光ドラム１５面
上で任意の角度に補正する機能を有している。

【００１９】１６は光束分離手段であり、ハーフミラー
（又は全反射ミラー）より成っており、ローテーション
プリズム８とスクリーン１１面との間の該ローテーショ
ンプリズム８の射出側の光路中に設けており、該ローテ
ーションプリズム８からの光束の一部（又は全部）を分
離している。

【００２０】１７は焦点検出用の縮小レンズ（縮小光学
系）である。１８は焦点検出用の測距視野マスクであ
り、縮小レンズ１７の予定結像面Ｐ近傍に設けており、
後述する受光素子としてのラインセンサー２１に入射す
る光量を制限している。１９は焦点検出用の正の屈折力
を有するフィールドレンズであり、縮小レンズ１７の予
定結像面Ｐ近傍に設けており、該縮小レンズ１７で結像
された投影像を後述する１対の再結像レンズ２０ａ，２
０ｂを介して１対のラインセンサー２１ａ，２１ｂ面上
へ導光する光学的作用を有している。

【００２１】２０ａ，２０ｂは各々１対の焦点検出用の
結像レンズ（再結像レンズ）であり、光軸に対して対称
に配置している。２１は受光手段としての焦点検出用の
受光素子であり、１対のラインセンサー２１ａ，２１ｂ
より成っており、再結像レンズ２０ａ，２０ｂに対応し
て光軸に対して対称に配置している。

【００２２】尚、本実施形態においては符番１８，１
９，２０ａ，２０ｂ，２１の各要素で焦点検出ユニット
１００を構成しており、又縮小レンズ１７と焦点検出ユ
ニット１００とで焦点検出手段１０１を構成している。
又本実施形態の焦点検出方式は、所謂公知の像ずれ方式
を用いている。

【００２３】２２は分光感度補正手段としてのダイクロ
イックミラーであり、縮小レンズ１７と測距視野マスク
１８との間の光路中に配されている。本実施形態におけ
るダイクロイックミラー２２は赤外光を反射させ、それ
以外の光束（可視光）を透過させる分光特性を有してお
り、後述するように感光ドラム１５の分光感度と焦点検
出用のラインセンサー２１の分光感度とを略一致させて
いる。

【００２４】２４は測光手段としての測光センサーであ
り、ダイクロイックミラー２２の反射方向に設けてお
り、投影光束の光量を受光している。３０は測光回路で
あり、測光センサー２４からの信号を用いて投影光束の
光量を測定している。３１は露光量演算回路であり、測
光回路３０からの信号を用いて光源１に印加する電圧を
換算している。３２は電圧駆動回路であり、露光量演算
回路３１からの信号に基づいて光源１の印加電圧を制御
して投影光量の適正化を図っている。

【００２５】尚、本実施形態においては測光回路３０、
露光量演算回路３１そして電圧駆動回路３２とで光源１
の印加電圧を制御する為の制御手段を構成している。

【００２６】２５は焦点位置検出回路であり、１対のラ
インセンサー２１ａ，２１ｂからの信号を利用して投影
レンズ７のピント状態を検出している。２７は移動量演
算回路であり、焦点位置検出回路２５からの信号と投影
レンズ７の倍率情報が格納されたＲＯＭ２６からのデー
タ等を利用して投影レンズ７の光軸上の移動量を演算し
ている。２８はモータ駆動回路であり、移動量演算回路
２７からの信号に基づいて駆動モータ２９を介して投影
レンズ７を光軸上移動させている。

【００２７】１０２は移動可能なプリント用の走査部で
あり、走査用ミラー１２と反射ミラー１３とを有してお
り、プリント時に光路内に位置するように図中矢印Ａの
如く移動しリーダ時には光路外へ退避している。１４は
プリント用のスリットであり、感光ドラム１５面に露光
される光量を制限している。１５は記録媒体としての感
光ドラムである。９はリーダ用の反射ミラー、１０は回
動可能なリーダ用の回動ミラー、１１はスクリーンであ
る。

【００２８】本実施形態においては光源手段１からの放
射した光束をコンデンサーレンズ２で集光して断熱ガラ
ス３を通過させコールドミラー４で反射させた後、フィ
ールドレンズ５を介して投影画像６の有効照明領域を照
明している。そして投影レンズ７を通過した投影画像６
に基づく光束はローテーションプリズム８を介してハー
フミラー１６によりスクリーン１１面側（及び感光ドラ
ム１５面）方向と焦点検出手段１０１方向への２方向に
分離している。

【００２９】尚、本実施形態においては投影レンズ７の
入射瞳位置近傍に光源手段１からの光束が集束（結像）
するように、即ちケーラー照明するように各要素を設定
している。

【００３０】そしてスクリーン１１面で投影画像６を観
察するリーダ時のときにはハーフミラー１６を透過した
光束を反射ミラー９、回動ミラー１０を介してスクリー
ン１１面上に導光し、その面上に拡大した投影像を形成
している。

【００３１】又、感光ドラム１５面上に投影画像を形成
するプリンター時においてはプリンター用の走査部１０
２が光路内に位置するように図中矢印Ａの如く移動しハ
ーフミラー１６を透過した光束を走査用ミラー１２、反
射ミラー１３で反射させスリット１４を介して感光ドラ
ム１５面上に入射させている。そして感光ドラム１５面
上に拡大した投影像を形成している。

【００３２】このとき走査用ミラー１２、反射ミラー１
３を一体に移動させて感光ドラム１５面上を副走査方向
に走査し、これにより投影画像６全体の画像情報を感光
ドラム１５面上に投影記録している。

【００３３】一方、ハーフミラー１６で反射した投影画
像に基づく光束は縮小レンズ１７を通りダイクロイック
ミラー２２により赤外光と、それ以外の光束（可視光）
との２つの光束に分離され、そのうち透過した可視光が
測距視野マスク（予定結像面）１８に結像し、該結像し
た投影像をフィールドレンズ１９を通して１対の再結像
レンズ２０ａ，２０ｂにより１対のラインセンサー２１
ａ，２１ｂ面上に投影している。

【００３４】即ち、本実施形態では測距視野マスク１８
近傍に形成した投影画像を１対の再結像レンズ２０ａ，
２０ｂにより１対のラインセンサー２１ａ，２１ｂ面上
に２つの投影画像（光量分布）として形成し、このとき
２つの投影画像（光量分布）の間隔を焦点位置検出回路
２５で求めることによって投影レンズ７のピント状態を
検出している。

【００３５】そして焦点位置検出回路２５からの信号と
投影レンズ７の倍率情報等が記憶されているＲＯＭ２６
からのデータ等を用いて、移動量演算回路２７により該
投影レンズ７の光軸上の移動量を求めている。そして移
動量演算回路２７からの信号に基づいてモータ駆動回路
２８により駆動モータ２９を介して投影レンズ７を光軸
上矢印７ａ方向へ移動させている。

【００３６】又、ダイクロイックミラー２２で分離（反
射）された赤外光は測光センサー２４に入射し、投影光
束の光量が受光される。そして測光センサー２４で受光
した光量を測光回路３０で測定し、露光量演算回路３１
で光源電圧に換算して、電圧駆動回路３２で光源１の印
加電圧を制御し、投影光量の適正化を図っている。

【００３７】尚、本実施形態においては光束分離手段と
してのハーフミラー１６をピント調整が終了後、光路外
へ位置するように回動させても良く、これによりスクリ
ーン１１面上で照度及び感光ドラム１５面上での露光量
が低下しないようにすることができる。又光束分離手段
として全反射ミラーを用いた場合には、該全反射ミラー
を光路内に挿脱可能、あるいは回動可能となるように構
成すれば良い。

【００３８】次に本実施形態においてプリンター系の分
光感度と焦点検出系の分光感度とを一致させる方法につ
いて図２を用いて説明する。

【００３９】図２において波形ａ，ｂは各々分光感度補
正手段（ダイクロイックミラー）が光路内に無い場合の
照明系、光学系、そして記録媒体等を考慮したときのプ
リンター系及び焦点検出系の分光感度を示している。

【００４０】ここでプリンター系の記録媒体は感光ドラ
ムであり、焦点検出系の記録媒体（受光素子）はライン
センサー（ＣＣＤ）であり、これら記録媒体の分光感度
は同図に示す波形ａ，ｂのように互いに異なっている。

【００４１】投影レンズ７は色収差を有する為、焦点検
出系で検知した焦点位置で投影レンズ７の焦点合わせを
行なうと、プリンター系は常に焦点がズレた位置に設定
されることになる。このとき焦点のズレ量が一定である
とすれば、予め焦点検出系で検知される焦点位置をズラ
して投影レンズ７を光軸上移動させれば良いことにな
る。

【００４２】ところが投影レンズ７は種々の異なる投影
倍率のレンズと交換可能である為、その交換レンズ毎に
色収差量が異なってくる。又投影レンズがズームレンズ
である場合には、ズーム位置によってその色収差量が変
化する。従って焦点のズレ量を補正する為のシステムが
複雑化してくるという問題点が生じてくる。

【００４３】そこで本実施形態においては上述の如く縮
小レンズ１７と視野マスク１８との間の光路中に分光感
度補正の為のダイクロイックミラー２２を配置すること
によって、焦点検出系の分光感度をプリンター系の分光
感度とほぼ同等になるように補正し、これにより投影レ
ンズ７の色収差の影響を除去して、常に焦点検出系で検
出したピント位置がプリンター系のピント位置と一致す
るようにしている。

【００４４】又、本実施形態におけるダイクロイックミ
ラー２２は上述の如く焦点検出系に対しては赤外カット
特性を有するが、カットした赤外成分は反射することに
なる。光源は常に同一の光源を使用するので反射成分は
感光ドラム１５に到達する光束の光量に比例した光量と
なる。

【００４５】そこで本実施形態では上述の如くダイクロ
イックミラー２２の反射方向に測光センサー２４を配置
し、投影光量の検知を行なうことにより露光補正を行な
っている。

【００４６】即ち、ダイクロイックミラー２２で反射さ
れた光束（赤外光）の光量を測光センサー２４で受光
し、該受光した光量を測光回路３０で測定し、露光量演
算回路３１で光源電圧に換算し、電圧駆動回路３２で光
源１の印加電圧を制御することにより、投影光量の適正
化を図っている。

【００４７】尚、本実施形態ではダイクロイックミラー
２２で赤外光を反射させ、それ以外の光束（可視光）を
透過させたが、その逆に赤外光を透過させ、それ以外の
光束を反射させるように、該ダイクロイックミラー２２
の分光特性を設定しても良い。もちろんこの場合はダイ
クロイックミラー２２の透過側に測光手段２４等、反射
側に焦点検出ユニット１００を設ければ良い。

【００４８】図３は本発明の実施形態２の焦点検出系の
要部概略図である。同図において図１に示した要素と同
一要素には同符番を付している。

【００４９】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は分光感度補正手段としてダイクロイックミラー
の代わりに赤外カットフィルター２３を用い、該赤外カ
ットフィルター２３を縮小レンズ１７の直前の光路中に
配置したことである。

【００５０】即ち、同図において２３は赤外カットフィ
ルターであり、赤外光のみをカットし、それ以外の光束
（可視光）を透過させている。本実施例ではこの赤外カ
ットフィルター２３を利用することにより前述の実施形
態１と同様に焦点検出系の分光感度特性の適正化を図
り、常に焦点検出系で検出したピント位置がプリンター
系のピント位置に一致するようにしている。

【００５１】尚、各実施形態においてダイクロイックミ
ラー２２あるいは赤外カットフィルター２３は上記に示
した配置位置に限定されることはなく、焦点検出系の光
路中ならどこに配置しても良く、例えばフィールドレン
ズ１９と１対の再結像レンズ２０ａ，２０ｂとの間の光
路中に設けても本発明は前述の実施形態１，２と同様に
適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く、投影レンズ
によりスクリーン面上に投影される投影像あるいは記録
媒体面上に投影される投影像の結像状態を焦点検出手段
で検出する際、該焦点検出手段の光路中に記録媒体（感
光ドラム）の分光感度と焦点検出用の受光素子（ライン
センサー）の分光感度とを略一致させる分光感度補正手
段を設けることにより、投影レンズの種類に関わらず、
常に焦点検出系で検出したピント位置がプリンター系の
ピント位置に一致させることができ、また分光感度補正
手段にダイクロイックミラーを使用した場合には分離さ
れた焦点検出手段に到達しない光束を測光に利用するこ
とにより、適正露光を得ることができる焦点検出手段を
有した画像形成装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の光学系の要部概略図

【図２】 本発明の実施形態１における分光感度特性を
示す説明図

【図３】 本発明の実施形態２の主要部分の要部概略図

【符号の説明】

ＬＸ 照明手段 １ 光源手段 ２ コンデンサーレンズ ３ 断熱ガラス ４ コールドミラー ５ フィールドレンズ ６ 投影画像 ７ 投影レンズ ８ ローテーションプリズム １６ 光束分離手段 １７ 縮小レンズ １８ 測距視野マスク １９ フィールドレンズ ２０ａ，２０ｂ 再結像レンズ ２１ 受光手段 ２１ａ，２１ｂ 受光素子（ラインセンサー） ９，１３ 反射ミラー １０ 回動ミラー １１ スクリーン １２ 走査用ミラー １４ スリット １５ 記録媒体（感光ドラム） ２２，２３ 分光感度補正手段 ２５ 焦点位置検出回路 ２６ ＲＯＭ ２７ 移動量演算回路 ２８ モータ駆動回路 ２９ 駆動モータ ２４ 測光手段 ３０ 測光回路 ３１ 露光量演算回路 ３２ 電圧駆動回路 １００ 焦点検出ユニット １０１ 焦点検出手段 １０２ 走査部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明手段で照明した投影画像を投影レン
   ズによってスクリーン面あるいは記録媒体面等の投影面
   上に投影する際、該投影レンズの射出側に入射光束の少
   なくとも一部を反射させる光束分離手段を設け、該光束
   分離手段の反射側に該投影レンズの投影面上の焦点状態
   を検出する為の焦点検出手段を設け、該焦点検出手段で
   該投影レンズの焦点状態を検出する際、 該焦点検出手段の光路中に該記録媒体の分光感度と焦点
   検出用の受光素子の分光感度とを略一致させる分光感度
   補正手段を設けたことを特徴とする焦点検出手段を有し
   た画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記分光感度補正手段はダイクロイック
   ミラーであり、該ダイクロイックミラーで分離された前
   記焦点検出手段に到達しない光束の方向に測光手段を配
   置したことを特徴とする請求項１の焦点検出手段を有し
   た画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記測光手段から得られる信号を利用し
   て前記照明手段の一要素を構成する光源の印加電圧を制
   御手段により制御したことを特徴とする請求項２の焦点
   検出手段を有した画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記分光感度補正手段は赤外カットフィ
   ルターであることを特徴とする請求項１の焦点検出手段
   を有した画像形成装置。